JPWO2012141231A1 - 固体電池 - Google Patents

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Abstract

電池素体の電極層との電気的接続を良好に保つことができ、電池性能の劣化を抑制することが可能な固体電池の構成を提供する。固体電池(1)は電池素体(10)と収容部材(20)と正極端子(110)および負極端子(120)と集電部材(111)とを備える。電池素体(10)は正極層(11)、固体電解質層(13)および負極層(12)を含む。収容部材(20)は電池素体(10)を収容する。正極端子(110)および負極端子(120)は収容部材(20)の外表面に配置されている。収容部材(20)が、正極端子(110)および負極端子(120)に接続される導体部として、正極接続部(112)および負極接続部(122)を含む。集電部材(111)は、収容部材(20)の導体部に接続されるように正極層(11)または負極層(12)の少なくともいずれか一方と収容部材(20)との間に配置され、弾性を有しかつ導電性物質を含む。

Description

本発明は、一般的には固体電池に関し、特定的には、積層された正極層と固体電解質層と負極層とを有する固体電池に関する。
小型電子機器用電源、メモリーバックアップ用補助電源等に、非水電解液を使用したリチウムイオン二次電池等が使用されている。しかしながら、上記の構成のリチウムイオン二次電池では、電解液が漏出するという危険性がある。このため、上記の構成のリチウムイオン二次電池をメモリーバックアップ用補助電源等に使用すると、漏出した電解液で周辺の電子回路が濡れた場合に、電子回路の故障、誤作動等の問題が生じる可能性がある。この問題を回避するために、従来から、リチウムイオン二次電池と電子回路とを別の場所に実装することがなされてきた。
しかし、近年、さらなる小型化が要求される電子機器において、電池と電子回路とを別の場所に実装することは小型化の障害要因となっている。そこで、近年、基板に実装可能な電池が考案されている。
たとえば、特開2010‐118159号公報(以下、特許文献1という)には、電子回路部品とともに基板に実装可能な電池の構成が提案されている。
この電池では、正極層と、負極層と、これらの層間に配置された固体電解質層とを有する電池積層体が基板に実装可能な密閉ケース(外装体)に収容されている。電池積層体から電力を外部に取り出すために、電池積層体の各電極層に接続するように形成された集電部に積層体接続電極部が設けられている。また、密閉ケースには、各電極層に対応して外部端子部を含むケース接続電極部が設けられている。さらに、積層体接続電極部とケース接続電極部とは、密閉ケース内でリード線をワイヤボンディングすることによって接続されている。
特開2010‐118159号公報
しかしながら、固体電池の製造時また運搬時等に、振動等によって密閉ケース内において電池積層体(電池素体)の位置ずれが生じた場合、積層体接続電極部とケース接続電極部との電気的接続を良好に保つことができないことがある。特に、特許文献1に記載されているような実装可能な小型の固体電池では、位置ずれによる接続不良が顕著である。
また、密閉ケース内でリード線をワイヤボンディングしているため、密閉ケース本体を小さくするには限界がある。このため、特許文献1に記載の電池の構成では、電池の小型化を図るには限界がある。
さらには、特許文献1に具体的には記載されていないが、積層体接続電極部の材料として導電性ペースト等を用いることがある。硫化物系の固体電解質を使用した電池では、電池積層体の各電極層を構成する固体電解質と、積層体接続電極部を形成する導電性ペーストとが直接接触して反応してしまう等の問題がある。このため、電池の性能が劣化する可能性がある。
そこで、本発明の目的は、電池素体の電極層との電気的接続を良好に保つことができ、電池性能の劣化を抑制することが可能な固体電池の構成を提供することである。
本発明に従った固体電池は、電池素体と、収容部材と、正極端子および負極端子と、集電部材とを備える。電池素体は、正極層、固体電解質層および負極層を含む。収容部材は、電池素体を収容する。正極端子および負極端子は、収容部材の外表面に配置されている。収容部材が、正極端子および負極端子に接続される導体部を含む。集電部材は、収容部材の導体部に接続されるように正極層または負極層の少なくともいずれか一方と収容部材との間に配置され、弾性を有しかつ導電性物質を含む。
本発明の固体電池では、弾性を有する集電部材が、正極層または負極層の少なくともいずれか一方と収容部材との間に配置されている。このため、集電部材の弾性に対抗する付勢力が電池素体に作用した状態で、電池素体の正極層または負極層の少なくともいずれか一方が収容部材の導体部に接続されるように、電池素体が収容部材内に配置される。したがって、電池素体が収容部材内で容易に移動することがないので、電池素体の電極層と収容部材の導体部との電気的接続を良好に保つことができる。
また、本発明の固体電池では、ワイヤボンディングする必要がなく、正極層または負極層の少なくともいずれか一方と収容部材との間に弾性を有する集電部材を介在させるだけで、電池素体の電極層と収容部材の導体部との電気的接続を行うことができる。このため、製造工程を簡略化することができるとともに、収容部材を小さくすることができる。したがって、実装型の固体電池を容易に小型化することが可能になる。
本発明の固体電池において、集電部材が炭素材料または導電性ゴムの少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。
さらに、本発明の固体電池において、集電部材がカーボンシートまたは異方性導電性ゴムシートの少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。この場合、正極層または負極層の少なくともいずれか一方と収容部材との間に弾性を有する集電部材を介在させても、炭素材料または導電性ゴムが硫化物系の固体電解質等と反応しないので、電池性能の劣化を抑制することができる。
本発明の固体電池において、収容部材は、電池素体が載置される表面を有する絶縁基材と、絶縁基材の表面上に載置された電池素体を覆うように絶縁基材に接合された蓋部材とを含むことが好ましい。さらに、絶縁基材または蓋部材の少なくともいずれか一方が、電池素体の少なくとも一部を収容する凹部を有することが好ましい。
本発明の固体電池において、収容部材が、電池素体が載置される表面を有する絶縁基材を含む場合に、絶縁基材には、絶縁基材の内側面と外側面とを導通させる電極接続部が形成されており、電極接続部が、正極層に接続される正極接続部と、負極層に接続される負極接続部とを含むことが好ましい。
本発明の固体電池において、集電部材が、電池素体の外表面の少なくとも一部を囲むように形成された周側壁部を有することが好ましい。この場合、集電部材の周側壁部が電池素体の移動に対してストッパの役割を果たすので、収容部材内での電池素体の位置ずれを防止することができる。
なお、本発明の固体電池において、収容部材が、電池素体が載置される表面を有する絶縁基材と、絶縁基材の表面上に載置された電池素体を覆うように絶縁基材に接合された蓋部材とを含む場合には、正極層と負極層とは、絶縁基材と蓋部材とが対向する方向に積層されていてもよく、または、正極層と負極層とは、絶縁基材が延在する方向に積層されていてもよい。
絶縁基材が延在する方向に正極層と負極層とが積層されている場合、絶縁基材を基板の表面上に置いた場合、正極層と負極層とを基板の表面が延びる方向に並べて配置することができる。これにより、正極層と負極層のそれぞれの表面を基板の表面に対向させることができる。したがって、実装面積を増やさないで正極層と負極層のそれぞれを基板上の電子回路配線等に接続することができるので、電池を基板の上に容易に実装することができる。
上記の場合、本発明の固体電池が、蓋部材と電池素体との間に配置された絶縁部材をさらに備えることが好ましい。
本発明のもう一つの局面に従った固体電池は、電池素体と、収容部材と、正極端子および負極端子と、集電部材とを備える。電池素体は、正極層、固体電解質層および負極層を含む。収容部材は、電池素体を収容する。正極端子および負極端子は、収容部材の内側から外側に引き出されるように配置されている。集電部材は、正極端子または負極端子の少なくともいずれか一方に接続されるように正極層または負極層の少なくともいずれか一方と収容部材との間に配置され、弾性を有しかつ導電性物質を含む。
本発明の別の局面に従った固体電池は、電池素体と、収容部材と、正極端子および負極端子と、集電部材とを備える。電池素体は、正極層、固体電解質層および負極層を含む。収容部材は、電池素体を収容する。集電部材は、電池素体と収容部材との間に配置され、弾性を有しかつ導電性物質を含む。
本発明によれば、電池素体の電極層と収容部材の導体部との電気的接続を良好に保つことができる。また、集電部材が炭素材料または導電性ゴムを含む場合、電池性能の劣化を抑制することができる。
本発明の第1の実施形態として実施例で作製された固体電池の模式的な断面を示す断面図である。 本発明の第2の実施形態としての固体電池の模式的な断面を示す断面図である。 本発明の第3の実施形態としての固体電池の模式的な断面を示す断面図である。 本発明の第4の実施形態としての固体電池の模式的な断面を示す断面図である。 本発明の第5の実施形態としての固体電池の模式的な断面を示す断面図である。 本発明の第6の実施形態としての固体電池の模式的な断面を示す断面図である。 本発明の第7の実施形態としての固体電池の模式的な断面を示す断面図である。 本発明の第8の実施形態としての固体電池の模式的な断面を示す断面図である。 本発明の第9の実施形態としての固体電池を模式的に示す斜視図である。 本発明の第10の実施形態としての固体電池を模式的に示す斜視図である。 本発明の比較例で作製された固体電池の模式的な断面を示す断面図である。
以下、本発明の固体電池の実施形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1に示すように、本発明の第1の実施形態では、平面実装型の固体電池1は、電池素体10と、電池素体10を収容する収容部材20とから構成される。
電池素体10として、たとえば、全固体二次電池は、正極層11と負極層12との間に挟まれた固体電解質層13を備える。正極層11は、たとえば、正極活物質としてのLi2FeS2、LiFePO4またはLiCoO2と、固体電解質としてのLi2S−P25系組成物またはLi3PS4とを含む。負極層12は、たとえば、負極活物質としてのグラファイトと、固体電解質としてのLi2S−P25系組成物またはLi3PS4とを含む。正極層11と負極層12との間に挟まれた固体電解質層13はLi2S−P25系組成物またはLi3PS4である。
収容部材20は、絶縁基材21と、金属蓋部材22とから構成される。絶縁基材21は、電池素体10が載置される表面を有する。金属蓋部材22は、絶縁基材21の表面上に載置された電池素体10を覆うように絶縁基材21に接合されている。絶縁基材21と金属蓋部材22のそれぞれは、電池素体10の一部を収容する凹部を有する。絶縁基材21の凹部の底面には、電池素体10が集電部材111を介在して搭載されている。集電部材111は、弾性を有しかつ導電性物質を含む材料からなり、たとえば、炭素材料または導電性ゴムを含む材料から形成されているのが好ましく、カーボンシートまたは異方性導電性ゴムシートからなるのがさらに好ましい。
金属蓋部材22は、絶縁基材21の表面上に搭載された電池素体10を覆うように、絶縁基材21にメタライズ層(図示せず)を介在して接合されている。メタライズ層は、たとえば、タングステン(W)等の金属を主成分とする金属ペーストを印刷塗布して焼成することによって形成される。絶縁基材21は、たとえば、アルミナ等のセラミックスから形成される。金属蓋部材22は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等の金属、または鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金等の合金から形成される。負極層12の外表面が金属蓋部材22の内側表面に接触するように電池素体10は収容部材20の内部に配置されている。
なお、この実施の形態では、絶縁基材21は、セラミックスから形成された例を示したが、リフロー炉内での加熱温度に耐えることが可能な合成樹脂等の絶縁材料で形成されてもよい。この場合、熱変形温度が270℃以上の合成樹脂を用いて絶縁基材21を形成するのが好ましい。
絶縁基材21の内部には、絶縁基材21の内側面と外側面とを導通させる電極接続部として正極接続部112と負極接続部122が配置されている。正極接続部112と負極接続部122の形成は以下のようにして行われる。まず、絶縁基材21を構成するセラミックスのグリーンシートに、たとえば、タングステン(W)等の金属を主成分とする金属ペーストを、グリーンシートの表面に印刷塗布して、または、グリーンシートに形成された孔に印刷充填して、正極接続部112と負極接続部122の導体層となる印刷パターンを形成する。次に、これらの印刷パターンを形成したグリーンシートを積層して焼成することによって、内部に正極接続部112と負極接続部122を有する絶縁基材21を作製する。
絶縁基材21の一方側の外表面としての下面には、正極端子110と負極端子120が配置されている。電池素体10の正極層11は、集電部材111、正極接続部112を通じて正極端子110に接続されている。電池素体10の負極層12は、金属蓋部材22、負極接続部122を通じて負極端子120に接続されている。正極端子110と負極端子120の形成は以下のようにして行われる。まず、絶縁基材21を構成するセラミックスのグリーンシートに、タングステン(W)等の金属を主成分とする金属ペーストを印刷塗布して正極端子110と負極端子120の導体層となる印刷パターンを形成する。次に、これらの印刷パターンを形成したグリーンシートを焼成することによって、外表面に正極端子110と負極端子120を有する絶縁基材21を作製する。正極端子110と負極端子120の形成は、上記の正極接続部112と負極接続部122の形成と同じ工程で行われる。半田との濡れ性を良くするために、正極端子110と負極端子120の表面には、ニッケル(Ni)層と金(Au)層がめっき法等により形成されるのが好ましい。なお、絶縁基材21を構成するセラミックスのグリーンシートを焼成し、その後、導体層を形成して、外表面に正極端子110と負極端子120を有する絶縁基材21を作製してもよい。本発明において、絶縁基材21の作製方法は特に限定されない。
なお、収容部材20を構成する絶縁基材21は、正極端子110に接続される導体部として正極接続部112を含み、負極端子120に接続される導体部として負極接続部122を含む。集電部材111は、絶縁基材21の導体部としての正極接続部112に接続されるように正極層11と絶縁基材21との間に配置されている。集電部材111は、正極層11と絶縁基材21との間ではなく、負極層12と金属蓋部材22との間に配置されていてもよい。
以上のように構成された本発明の一つの実施の形態としての固体電池1においては、弾性を有する集電部材111が、正極層11または負極層12と収容部材20との間に配置されている。このため、集電部材111の弾性に対抗する付勢力が電池素体10に作用した状態で、電池素体10の正極層11または負極層12の少なくともいずれか一方が収容部材20の導体部に接続されるように、電池素体10が収容部材20内に配置される。したがって、電池素体10が収容部材20内で容易に移動することがないので、電池素体10の電極層と収容部材20の導体部との電気的接続を良好に保つことができる。
また、本発明の固体電池1では、ワイヤボンディングする必要がなく、正極層11または負極層12の少なくともいずれか一方と収容部材20との間に弾性を有する集電部材111を介在させるだけで、電池素体10の電極層と収容部材20の導体部との電気的接続を行うことができる。このため、製造工程を簡略化することができるとともに、収容部材20を小さくすることができる。したがって、実装型の固体電池1を容易に小型化することが可能になる。
さらに、本発明の固体電池1において、集電部材111が炭素材料または導電性ゴムを含む場合、正極層11または負極層12の少なくともいずれか一方と収容部材20との間に弾性を有する集電部材111を介在させても、炭素材料または導電性ゴムが電極材料等と反応しないので、電池性能の劣化を抑制することができる。
なお、本発明の固体電池1は、収容部材20が、液状の電解質ではなく、固体電解質を含む電池素体10を収容しているので、リフロー炉内の加熱温度に耐えることが可能である。これにより、本発明の固体電池1は、リフローはんだ付けによって基板に表面実装することができる。
また、本発明の固体電池1において、絶縁基材21の内部に正極接続部112と負極接続部122が配置されており、絶縁基材21の下面には正極端子110と負極端子120が配置されており、電池素体10の正極層11と負極層12は、それぞれ、正極接続部112と負極接続部122を通じて正極端子110と負極端子120に接続されている。
このように構成されていることから、正極端子110と負極端子120が絶縁基材21の一方側の外表面である下面に配置されているので、正極端子110と負極端子120に接続する配線基板上の箇所に予めペースト状のはんだ材料を供給しておいて、リフローはんだ付け工程を行うことができる。
この場合、金属蓋部材22に接合される絶縁基材21にはメタライズ層が形成されており、絶縁基材21と金属蓋部材22とはメタライズ層を介在して接合され、絶縁基材21の内部に配置された負極接続部122とメタライズ層とが接続されることにより、金属蓋部材22が負極接続部122に電気的に接続されるとともに、電池素体10の負極層12に金属蓋部材22が負極接続部122を通じて電気的に接続されることによって、金属蓋部材22が導電通路として構成されている。
このように構成することにより、シーム溶接法を用いて、金属蓋部材22の外表面に所定の電圧を印加することにより、金属蓋部材22と絶縁基材21とを溶接によって効率よく接合することができるとともに、気密性が高い接合を実現することができる。その結果、たとえば、電池素体10の吸湿による劣化を防止することができる。
(第2の実施の形態)
図2に示すように、本発明の第2の実施形態として、平面実装型の固体電池2では、絶縁基材21が電池素体10を収容する凹部を有し、金属蓋部材22が平板状である。固体電池2の他の構成は、図1に示す固体電池1と同様である。固体電池2も、前述した固体電池1と同様の作用効果を達成することができる。
(第3の実施の形態)
図3に示すように、本発明の第3の実施形態として、平面実装型の固体電池3では、集電部材111が正極層11と絶縁基材21との間に配置されるとともに、集電部材121が負極層12と金属蓋部材22との間に配置されている。このため、収容部材20内の電池素体10をより強固に固定することができるため、強い振動が生じた場合でも、電池素体10の電極層と収容部材20の導体部との電気的接続を保つことができる。固体電池3の他の構成は、図1に示す固体電池1と同様である。固体電池3も、前述した固体電池1と同様の作用効果を達成することができる。
(第4の実施の形態)
図4に示すように、本発明の第4の実施形態として、平面実装型の固体電池4では、絶縁基材21の凹部を形成する内側壁に段差を形成することによって、さらに内側に位置する周側壁部211が絶縁基材21の凹部に設けられている。周側壁部211は、集電部材111の外表面の一部である外周側面を囲むように形成されている。固体電池4の他の構成は、図1に示す固体電池1と同様である。
このように構成することにより、絶縁基材21の凹部の周側壁部211が集電部材111の移動に対してストッパの役割を果たすので、収容部材20内での集電部材111の位置ずれをさらに効果的に防止することができる。なお、固体電池4も、前述した固体電池1と同様の作用効果を達成することができる。
なお、図3に示す固体電池3において、図示されていないが、金属蓋部材22の凹部を形成する内側壁に段差を形成することによって、さらに内側に位置する周側壁部が金属蓋部材22の凹部に設けられてもよい。この場合、金属蓋部材22の凹部に設けられる周側壁部は、集電部材121の外表面の一部である外周側面を囲むように形成されることになる。このようにすれば、収容部材20内での集電部材121の位置ずれをいっそう効果的に防止することができる。
(第5の実施の形態)
図5に示すように、本発明の第5の実施形態として、平面実装型の固体電池5では、金属蓋部材22の凹部を形成する内側壁に段差を形成することによって、さらに内側に位置する周側壁部221が金属蓋部材22の凹部に設けられている。周側壁部221は、電池素体10の外表面の一部である外周側面を囲むように形成されている。固体電池5の他の構成は、図4に示す固体電池4と同様である。このように構成することにより、金属蓋部材22の凹部の周側壁部221が電池素体10の移動に対してストッパの役割を果たすので、さらに効果的に、収容部材20内での電池素体10の位置ずれを防止することができる。なお、固体電池5も、前述した固体電池4と同様の作用効果を達成することができる。
(第6の実施の形態)
図6に示すように、本発明の第6の実施形態として、平面実装型の固体電池6では、電池素体10の一部である底部を収容するように集電部材111に凹部を形成することによって、周側壁部1111が集電部材111に設けられている。周側壁部1111は、電池素体10の外表面の一部である外周側面を囲むように形成されている。固体電池6の他の構成は、図4に示す固体電池4と同様である。このように構成することにより、集電部材111の凹部の周側壁部1111が電池素体10の移動に対してストッパの役割を果たすので、さらに効果的に、収容部材20内での電池素体10の位置ずれを防止することができる。なお、固体電池6も、前述した固体電池4と同様の作用効果を達成することができる。
以上の実施の形態の固体電池1〜6では、正極層11と負極層12とは、絶縁基材21と金属蓋部材22とが対向する方向に積層されている。
(第7の実施の形態)
図7に示すように、本発明の第7の実施形態として、平面実装型の固体電池7は、電池素体10と、電池素体10を収容する収容部材30とから構成される。収容部材30は、絶縁基材31と、絶縁蓋部材32とから構成される。絶縁基材31は、電池素体10が載置される表面を有する。絶縁蓋部材32は、絶縁基材31の表面上に載置された電池素体10を覆うように絶縁基材31に接合されている。絶縁基材31は電池素体10の一部を収容する凹部を有し、絶縁蓋部材32は平板状である。電池素体10は、絶縁基材31が延在する方向に正極層11、固体電解質層13および負極層12を順に積層することにより形成されている。
絶縁基材31の凹部を形成する内底壁に段差を形成することによって、周側壁部311が絶縁基材31の凹部に設けられている。周側壁部311は、集電部材111、112のそれぞれの外表面の一部である外周側面を囲むように形成されている。絶縁基材31の内周側壁部312は、電池素体10の外表面の一部を囲むように形成されている。電池素体10が、絶縁基材31の表面としての凹部の内底面に、集電部材111、121を介在して搭載されている。絶縁基材31には、絶縁基材31の内側面と外側面とを導通させる電極接続部として正極接続部112と負極接続部122とが形成されている。正極接続部112が集電部材111を通じて正極層11に接続され、かつ、負極接続部122が集電部材121を通じて負極層12に接続されるように、電池素体10は絶縁基材31の凹部の底面に配置されている。正極層11が、集電部材111、正極接続部112を通じて正極端子110に接続される。負極層12が、集電部材121、負極接続部122を通じて負極端子120に接続される。なお、絶縁基材31と絶縁蓋部材32とは、たとえば、エポキシ樹脂からなる接着層40によって接合されている。絶縁基材31と絶縁蓋部材32とは、たとえば、アルミナ等のセラミックスから形成される。
なお、固体電池7の他の構成は、図1に示す固体電池1と同様である。
以上のように、絶縁基材31が延在する方向に正極層11と負極層12とが積層されているので、絶縁基材31を基板の表面上に置いた場合、正極層11と負極層12とを基板の表面が延びる方向に並べて配置することができる。これにより、正極層11と負極層12のそれぞれの表面を基板の表面に対向させることができる。したがって、実装面積を増やさないで正極層11と負極層12のそれぞれを基板上の電子回路配線等に接続することができるので、電池を基板の上に容易に実装することができる。さらに、電池の低背化が可能となる。なお、図7では絶縁基材31よりも絶縁蓋部材32の方が小さく示されているが、収容部材30が封止されていれば絶縁基材31と絶縁蓋部材32が同一の大きさでもよく、絶縁蓋部材32が絶縁基材31よりも大きくてもよい。
また、絶縁基材31の凹部の二つの周側壁部311が集電部材111、121の移動に対してストッパの役割を果たすので、収容部材20内での集電部材111、121の位置ずれを防止することができる。
さらに、絶縁基材31の内周側壁部312が電池素体10の移動に対してストッパの役割を果たすので、収容部材20内での電池素体10の位置ずれを防止することができる。なお、固体電池7も、前述した固体電池1と同様の作用効果を達成することができる。
(第8の実施の形態)
図8に示すように、本発明の第8の実施形態として、平面実装型の固体電池8では、絶縁基材31と絶縁蓋部材32のそれぞれは、電池素体10の一部を収容する凹部を有する。絶縁基材31と絶縁蓋部材32とは、エポキシ樹脂等によって接合されている。絶縁基材31と対向する側の電池素体10の表面と反対側の表面に接触するように絶縁介在部材50が配置されている。すなわち、電池素体10と絶縁蓋部材32との間に絶縁介在部材50が配置されている。より具体的には、絶縁介在部材50が絶縁蓋部材32の凹部の内底面と電池素体10との間に配置されている。なお、固体電池8の他の構成は、図7に示す固体電池7と同様である。
以上のように構成された固体電池8では、電池素体10の上に絶縁介在部材50が配置されているので、絶縁介在部材50が電池素体10を絶縁基材31に向かって押圧するように作用する。このため、収容部材30内での電池素体10の位置ずれを防止することができる。また、蓋部材が金属から形成されている場合、電気的短絡を防止することができる。なお、固体電池8も、前述した固体電池7と同様の作用効果を達成することができる。
(第9の実施の形態)
図9に示すように、本発明の第9の実施形態として、平面実装型の固体電池8Aでは、絶縁蓋部材32は、電池素体10の一部を収容する凹部を有する。絶縁基材31は平板状である。絶縁基材31には、導電材料を充填するためのキャビティが形成されており、そのキャビティに導電材料を充填することによって、絶縁基材31の内側面と外側面とを導通させる電極接続部として正極接続部112と負極接続部122とが形成されている。なお、固体電池8Aの他の構成は、図8に示す固体電池8と同様である。
以上のように構成された固体電池8Aでは、電池素体10の上に絶縁介在部材50が配置されているので、絶縁介在部材50が電池素体10を絶縁基材31に向かって押圧するように作用する。このため、収容部材30内での電池素体10の位置ずれを防止することができる。また、蓋部材が金属から形成されている場合、電気的短絡を防止することができる。
また、絶縁介在部材50は必ずしも配置される必要がなく、弾性を有する集電部材111、121が、正極層11、負極層12と絶縁基材31との間に配置されている。このため、集電部材111、121の弾性に対抗する付勢力が電池素体10に作用した状態で、電池素体10の正極層11、負極層12が絶縁基材31の導体部に接続されるように、電池素体10が収容部材30内に配置される。したがって、電池素体10が収容部材30内で容易に移動することがないので、電池素体10の電極層と絶縁基材31の導体部との電気的接続を良好に保つことができる。
(第10の実施の形態)
図10に示すように、本発明の第10の実施形態では、固体電池9は、電池素体10と、電池素体10を収容する収容部材20とから構成される。電池素体10は、正極層11と負極層12との間に挟まれた固体電解質層13を備える。収容部材20はアルミニウムラミネートフィルムから構成される。正極端子110および負極端子120は、収容部材20の内側から外側に引き出されるように配置されている。集電部材111は、正極端子110に接続されるように、正極層11と収容部材20との間に配置されている。集電部材121は、負極端子120に接続されるように、負極層12と収容部材20との間に配置されている。
正極層11または負極層12の少なくともいずれか一方と収容部材20との間に弾性を有する集電部材111、121を介在させることによって、均一に電池素体10に圧力が加えられる。また、集電部材111、121が弾性を有するので、電池素体10の割れ等の物理的なダメージを抑制することができる。さらに、電池素体10の厚みのバラツキ、または、電池素体10の表面の凹凸を吸収することができるので、良好な電気的接続を行うことができる。
以上の実施の形態において、絶縁基材または蓋部材の少なくともいずれか一方が、電池素体の少なくとも一部を収容する凹部を有する場合、絶縁基材または蓋部材の少なくともいずれか一方の凹部が、電池素体の外表面の少なくとも一部を囲むように形成された周側壁部を有することが好ましい。この場合、上記凹部の周側壁部が電池素体の移動に対してストッパの役割を果たすので、収容部材内での電池素体の位置ずれを防止することができる。
また、上記の場合、集電部材が外表面を有し、絶縁基材または蓋部材の少なくともいずれか一方の凹部が、集電部材の外表面の少なくとも一部を囲むように形成された周側壁部を有することが好ましい。この場合、上記凹部の周側壁部が集電部材の移動に対してストッパの役割を果たすので、収容部材内での集電部材の位置ずれを防止することができる。なお、収容部材は、金属缶、樹脂封止の形態を有していてもよい。
以上の実施の形態では、正極活物質としてLi2FeS2またはLiCoO2、固体電解質としてLi2S−P25系組成物またはLi3PS4、負極活物質としてグラファイトを用いた例を示したが、以下に示す材料を用いてもよい。
正極活物質としては、Li32(PO43等のナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、LiFePO4、LiMnPO4等のオリビン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物、LiCoO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/32等の層状化合物、LiMn24、LiNi0.5Mn1.54等のスピネル型構造を有するリチウム含有化合物を用いることができる。
負極活物質としては、MOx(MはTi、Si、Sn、Cr、FeおよびMoからなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素を含み、xは0.9≦x≦2.0の範囲内の数値である)で表わされる組成を有する化合物を用いることができる。TiO2とSiO2、等の異なる元素Mを含むMOxで表わされる組成を有する2つ以上の活物質を混合した混合物を用いてもよい。また、負極活物質としては、黒鉛-リチウム化合物、Li‐Al等のリチウム合金、Li32(PO43、Li3Fe2(PO43、Li4Ti512等の酸化物、等を用いることができる。
固体電解質としては、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物を用いることができる。ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物は、化学式Lixy(PO43(化学式中、xは1≦x≦2、yは1≦y≦2の範囲内の数値であり、MはTi、Ge、Al、GaおよびZrからなる群より選ばれた1種以上の元素を含む)で表わされる。この場合、上記化学式においてPの一部をB、Si等で置換してもよい。また、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO43とLi1.2Al0.2Ti1.8(PO43等の、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の異なる組成を有する2つ以上の化合物を混合した混合物を用いてもよい。
また、上記の固体電解質に用いられるナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物としては、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の結晶相を含むもの、または、熱処理によりナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物の結晶相を析出するガラスを用いてもよい。
なお、上記の固体電解質に用いられる材料としては、ナシコン型構造を有するリチウム含有リン酸化合物以外に、イオン伝導性を有し、電子伝導性が無視できるほど小さい材料を用いることが可能である。このような材料として、たとえば、ハロゲン化リチウム、窒化リチウム、リチウム酸素酸塩、および、これらの誘導体を挙げることができる。また、リン酸リチウム(Li3PO4)などのLi‐P‐O系化合物、リン酸リチウムに窒素を混ぜたLIPON(LiPO4-xx)、Li4SiO4等のLi‐Si‐O系化合物、Li‐P‐Si‐O系化合物、Li‐V‐Si‐O系化合物、La0.51Li0.35TiO2.94、La0.55Li0.35TiO3、Li3xLa2/3-xTiO3等のぺロブスカイト型構造を有する化合物、Li、La、Zrを有するガーネット型構造を有する化合物、等を挙げることができる。
以上の実施の形態では、集電部材111、121として炭素含有材料またはカーボンシートを用いた例について説明したが、集電部材の材料として、シリコーン樹脂に金属、カーボンブラック等を含ませた導電性エラストマーを用いてもよい。なお、集電部材は、ヤング率が10GPa以下で導電率が1×10-3S以上のものが好ましい。集電部材の導電率が1×10-3Sより低い場合、電気的接続が悪くなる。また、集電部材のヤング率が10GPaよりも大きい場合、電池素体10に適度な圧力がかからず、振動等により収容部材20内で電池素体10がずれる可能性がある。なお、集電部材の材料は、固体電解質または電極活物質等の電池構成材料と反応しない材料であることが好ましい。
集電部材の材料として、たとえば、天然ゴム、イソプレン系ゴム、ブタジエン系ゴム、ジエン系特殊ゴム、オレフィン系ゴム、エーテル系ゴム、ポリスルフィド系ゴム、ウレタン系ゴム、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム等のゴム(エラストマーを含む);フェノール樹脂(フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ベークライト、石炭酸樹脂)、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂;ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(テフロン;デュポン社の登録商標)等)、ポリアセタール、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレート等)、アクリル樹脂(ポリアクリロニトリル等)、メタアクリル樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS樹脂)、フェノキシ樹脂等の熱可塑性樹脂;ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンフタレート、ポリエチレンテレフタレート・ガラス樹脂入り、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン等の汎用エンジニアリングプラスチック;ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、非晶ポリアリレート、液晶ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド等のスーパーエンジニアリングプラスチック;ゴム/プラスチックブレンド、ゴム/ゴムブレンド、ポリマーアロイ、複合樹脂(合成樹脂に他種類の素材を併用したもの;ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック等)等の高分子材料に、炭素または金属を含有させて導電性を付与した導電性材料も用いることができる。
また、上記の高分子材料は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、上記の金属として、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化インジウム、酸化スズ、SiO2、TiO2等の金属酸化物、金、銀等の貴金属、Cu等の金属粒子を用いることができる。
次に、上記の実施形態に従って作製された本発明の固体電池の実施例について説明する。なお、本発明の固体電池の形態は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
以下、本発明の固体電池として作製された実施例1、2と比較例について説明する。
(実施例1)
正極活物質としてLi2FeS2、負極活物質としてグラファイト、固体電解質としてLi3PS4を用いて図1に示す電池素体10を作製した。
Li2FeS2とLi3PS4とを質量比1:1で混合することによって正極材料を作製した。グラファイトとLi3PS4を質量比1:1で混合することによって負極材料を作製した。
以上のようにして得られた正極材料と固体電解質と負極材料を順に積層して3層構造のペレットを、圧力3000kgf/cm2でプレス成形することによって作製した。このようにして、図1に示されるように、正極層11と負極層12との間に挟まれた固体電解質層13を備えた電池素体10を得た。
一方、図1に示される絶縁基材21を構成するセラミックスのグリーンシートとしてアルミナの成形体に、タングステン(W)の金属粉末を主成分とする金属ペーストを印刷塗布して導体部と端子となる印刷パターンを形成した。次に、これらの印刷パターンを形成したグリーンシートを積層して焼成することによって、内部に導体部として正極接続部112と負極接続部122を有し、外表面に正極端子110と負極端子120を有する絶縁基材21を作製した。このとき、絶縁基材21の凹部の頂面にはメタライズ層を形成した。半田との濡れ性を良くするために、正極端子110と負極端子120の表面には、ニッケル(Ni)層と金(Au)層をめっき法により形成した。
上記で得られた電池素体10と絶縁基材21とを用いて、図1に示すように、電池素体10の正極層11側を下にして、絶縁基材21の凹部の底面上に、集電部材111としてカーボンシートを介在させて電池素体10を載置した。これにより、正極接続部112と正極層11との間で集電部材111を通じて導通するように電池素体10を絶縁基材21の凹部の底面上に載置した。
次に、絶縁基材21の凹部の底面上に搭載された電池素体10を覆うように、絶縁基材21の凹部の頂面にメタライズ層を介在して、鉄‐ニッケル‐コバルト合金からなる金属蓋部材22を配置した。さらに、シーム溶接法を用いて、金属蓋部材22の外表面に所定の電圧を印加することにより、金属蓋部材22と絶縁基材21とを溶接によって接合した。このようにして平面実装型の固体電池1を作製した。
作製された固体電池1に振動を加えても、内部の電池素体10は位置ずれを起こさなかった。これにより、電池特性の劣化の少ない平面実装型の固体電池を実現することができることがわかる。
(実施例2)
固体電解質粉末として、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO43の組成を有するガラス粉末を使用した。電極活物質粉末として、Li32(PO43の結晶相を有する粉末を使用した。
主材としての固体電解質粉末と、ポリビニルブチラール樹脂と、アルコールとを、100:15:140の重量比率になるように秤量した。ポリビニルブチラール樹脂をアルコールに溶解して固体電解質スラリーを作製した。
固体電解質粉末50重量部と、電極活物質粉末45重量部と、導電剤としての炭素粉末5重量部とを乳鉢で混合した混合粉を主材として用い、主材とポリビニルブチラール樹脂とアルコールとを100:15:140の重量比率になるように秤量して、固体電解質スラリーと同じ方法で電極スラリーを作製した。
ドクターブレード法を用いてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に固体電解質スラリーを塗工し、40℃の温度に加熱したホットプレート上で乾燥し、厚みが50μmになるように固体電解質グリーンシートを作製した。
ドクターブレード法を用いてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に電極スラリーを塗工し、40℃の温度に加熱したホットプレート上で乾燥し、厚みが50μmになるように電極グリーンシートを作製した。
固体電解質グリーンシートをPETフィルムから剥離した後、この固体電解質グリーンシートを4枚積層し、60℃の温度で加圧して圧着することによって固体電解質層を形成した。電極グリーンシートをPETフィルムから剥離した後、この電極グリーンシートを1枚、上記で形成された固体電解質層の片面に積層し、60℃の温度で加圧して圧着することによって正極層を形成した。上記で形成された固体電解質層の反対側の面に、上記と同様の方法で電極グリーンシートを2枚、積層し、圧着することによって負極層を形成した。
得られたグリーンシートの積層体を10mm×10mmの寸法に切断し、積層体を作製した。
得られた積層体を空気雰囲気下、500℃の温度で焼成することにより、ポリビニルブチラール樹脂を除去した後、窒素ガス雰囲気下、700℃の温度で焼結することにより、焼結体を作製した。
正極層と負極層の各々から効率的に電流を導き出すために、得られた焼結体の正極層と負極層の各々の外側面にスパッタリングによって、集電体層として白金(Pt)層を形成し、電池素体を作製した。
作製した電池素体を用いて、実施例1と同様にして図1に示される平面実装型の固体電池1を作製した。
作製された固体電池1に振動を加えても、内部の電池素体10は位置ずれを起こさなかった。これにより、電池特性の劣化の少ない平面実装型の固体電池を実現することができることがわかる。
(実施例3)
正極活物質としてLi2FeS2、負極活物質としてグラファイト、固体電解質としてLi3PS4を用いて図1に示す電池素体10を作製した。Li2FeS2とLi3PS4とを質量比1:1で混合することによって正極材料を作製した。グラファイトとLi3PS4を質量比1:1で混合することによって負極材料を作製した。
以上のようにして得られた正極材料と固体電解質と負極材料を順に積層して3層構造のペレットを、圧力3000kgf/cm2でプレス成形することによって作製した。このようにして、図1に示されるように、正極層11と負極層12との間に挟まれた固体電解質層13を備えた電池素体10を得た。
そして、図9に示すように、電池素体10の正極層11および負極層12(図1)の上に集電部材111、121としてカーボンシートを載置した。集電部材111の一部の上に正極端子110の一方端部、集電部材121の一部の上に負極端子120の一方端部を載置し、正極端子110の他方端部と負極端子120の他方端部が露出するように、電池素体10を収容部材20としてのアルミニウムラミネートフィルムの間に配置し、150℃の温度に加熱した平板を押し当てることによってアルミニウムラミネートフィルム同士を接着して固体電池9を作製した。
作製された固体電池9に振動を加えても、内部の電池素体10は位置ずれを起こさなかった。これにより、電池特性の劣化の少ない固体電池を実現することができることがわかる。
(実施例4)
実施例1と同様にして図1に示す固体電池1を作製した。ただし、集電部材111として、異方導電シート(信越化学製MTタイプ)を用いた。
作製された固体電池1に振動を加えても、内部の電池素体10は位置ずれを起こさなかった。これにより、電池特性の劣化の少ない固体電池を実現することができることがわかる。
(比較例)
実施例1と同様にして電池素体10を作製した。正極層11と正極接続部112とを接続するために集電部材111の代わりに銀(Ag)‐エポキシ系導電性接着剤からなる導電性接着剤113を用いたこと、負極層12と負極接続部122とを接続するために導電性接着剤124、126とリード線125とを用いてワイヤボンディングしたこと、電池素体10の周りを取り囲んで被覆するように絶縁材60としてエポキシ樹脂を配置して硬化させたこと、以外は実施例1と同様にして、図11に示すような形態の平面実装型の固体電池100を作製した。負極端子123を負極端子120と同様にして形成した。
電池要素10を位置決めするために絶縁材60としてエポキシ樹脂を配置して硬化させる必要があり、また、負極層12を負極端子120に電気的に接続するためにワイヤボンディングする必要があるので、実施例1、2の固体電池1と比較して、平面実装型の固体電池100を得るためには製造工程が複雑であることがわかる。
なお、実施例1で作製した固体電池1と、比較例で作製した固体電池100とを用いて、100μAの充放電電流で、3Vの電圧まで充電し、1Vの電圧まで放電することにより、充放電試験を行った。
実施例1の固体電池1の放電容量は、比較例の固体電池100の放電容量よりも40%高い値を示した。比較例の固体電池100では、絶縁材60を構成する樹脂と電池素体10の構成材料との間で発生した反応により、放電容量が低下したものと考えられる。
今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
電池素体の電極層と収容部材の導体部との電気的接続を良好に保つことができ、電池性能の劣化を抑制することが可能な固体電池を提供することができる。
1,2,3,4,5,6,7,8,8A,9,100:固体電池、10:電池素体、11:正極層、12:負極層、13:固体電解質層、20:収容部材、21,31:絶縁基材、22:金属蓋部材、32:絶縁蓋部材、50:絶縁介在部材、110:正極端子、111,121:集電部材、112:正極接続部、120:負極端子、122:負極接続部、211,221,311,1111:周側壁部、312:内周側壁部。

Claims (12)

  1. 正極層、固体電解質層および負極層を含む電池素体と、
    前記電池素体を収容する収容部材と、
    前記収容部材の外表面に配置された正極端子および負極端子とを備え、
    前記収容部材が、前記正極端子および前記負極端子に接続される導体部を含み、さらに、
    前記収容部材の前記導体部に接続されるように前記正極層または前記負極層の少なくともいずれか一方と前記収容部材との間に配置され、弾性を有しかつ導電性物質を含む集電部材とを備えた、固体電池。
  2. 前記集電部材が炭素材料または導電性ゴムの少なくともいずれか一方を含む、請求項1に記載の固体電池。
  3. 前記集電部材がカーボンシートまたは異方性導電性ゴムシートの少なくともいずれか一方を含む、請求項1に記載の固体電池。
  4. 前記収容部材は、前記電池素体が載置される表面を有する絶縁基材と、前記絶縁基材の表面上に載置された前記電池素体を覆うように前記絶縁基材に接合された蓋部材とを含む、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の固体電池。
  5. 前記絶縁基材または前記蓋部材の少なくともいずれか一方が、前記電池素体の少なくとも一部を収容する凹部を有する、請求項4に記載の固体電池。
  6. 前記絶縁基材には、前記絶縁基材の内側面と外側面とを導通させる電極接続部が形成されており、前記電極接続部が、前記正極層に接続される正極接続部と、前記負極層に接続される負極接続部とを含む、請求項4または請求項5に記載の固体電池。
  7. 前記集電部材が、前記電池素体の外表面の少なくとも一部を囲むように形成された周側壁部を有する、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の固体電池。
  8. 前記正極層と前記負極層とは、前記絶縁基材と前記蓋部材とが対向する方向に積層されている、請求項4から請求項7までのいずれか1項に記載の固体電池。
  9. 前記正極層と前記負極層とは、前記絶縁基材が延在する方向に積層されている、請求項4から請求項7までのいずれか1項に記載の固体電池。
  10. 前記蓋部材と前記電池素体との間に配置された絶縁部材をさらに備える、請求項9に記載の固体電池。
  11. 正極層、固体電解質層および負極層を含む電池素体と、
    前記電池素体を収容する収容部材と、
    前記収容部材の内側から外側に引き出されるように配置された正極端子および負極端子とを備え、
    前記正極端子または前記負極端子の少なくともいずれか一方に接続されるように前記正極層または前記負極層の少なくともいずれか一方と前記収容部材との間に配置され、弾性を有しかつ導電性物質を含む集電部材とを備えた、固体電池。
  12. 正極層、固体電解質層および負極層を含む電池素体と、
    前記電池素体を収容する収容部材と、
    正極端子および負極端子と、
    前記電池素体と前記収容部材との間に配置された集電部材とを備え、
    前記集電部材が、弾性を有しかつ導電性物質を含む、固体電池。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013047462A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 株式会社 村田製作所 電池収容構造体
EP2738831B1 (en) * 2012-11-29 2017-10-25 The Swatch Group Research and Development Ltd. Electrochemical cell
CN106531949B (zh) * 2016-11-07 2019-10-18 天津瑞晟晖能科技有限公司 一种直立结构的全固态薄膜锂离子电池极耳引出方法
WO2019188487A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 富士フイルム株式会社 全固体二次電池及びその製造方法
JP6674072B1 (ja) 2018-05-09 2020-04-01 積水化学工業株式会社 全固体電池用集電層、全固体電池、及び炭素材料
CN112119526A (zh) * 2018-05-15 2020-12-22 株式会社村田制作所 固体电池、电池模块及固体电池的充电方法
EP3832775B1 (en) 2018-09-26 2023-11-29 Maxell, Ltd. Flat solid-state battery and method for manufacturing same
EP4152465A1 (en) * 2020-05-13 2023-03-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery
KR20230035100A (ko) 2020-08-07 2023-03-10 교세라 가부시키가이샤 전지용 패키지 및 전지 모듈
WO2022113989A1 (ja) * 2020-11-25 2022-06-02 マクセル株式会社 ケース付き全固体電池
WO2024029466A1 (ja) * 2022-08-02 2024-02-08 マクセル株式会社 全固体電池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005039256A (ja) * 2003-06-30 2005-02-10 Seiko Instruments Inc 電気化学セルおよびその製造方法
WO2007086218A1 (ja) * 2006-01-24 2007-08-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. チップ電池
JP2007242593A (ja) * 2006-02-13 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュール、組電池及びそれらの電池を搭載した車両
JP2008234860A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 全固体型リチウム二次電池製造方法および全固体型リチウム二次電池
JP2010108751A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 電池
JP2010205536A (ja) * 2009-03-03 2010-09-16 Toyota Motor Corp 全固体リチウムイオン二次電池の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005039256A (ja) * 2003-06-30 2005-02-10 Seiko Instruments Inc 電気化学セルおよびその製造方法
WO2007086218A1 (ja) * 2006-01-24 2007-08-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. チップ電池
JP2007242593A (ja) * 2006-02-13 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュール、組電池及びそれらの電池を搭載した車両
JP2008234860A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 全固体型リチウム二次電池製造方法および全固体型リチウム二次電池
JP2010108751A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 電池
JP2010205536A (ja) * 2009-03-03 2010-09-16 Toyota Motor Corp 全固体リチウムイオン二次電池の製造方法

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